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"Dispositif de montage et de machines pour la production de résistances effective et aveugle constamment réglables, de symbole quelconque".
L'objet de la présente invention est un dispositif de montage et de machines au moyen duquel on peut produire des' résistances effective et aveugle, constamment réglables et de symbole quelconque. Cette nouvelle disposition sert par- ticulièrement pour le réglage du vecteur de tension à la fing
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d'un conducteur de transmission de conformation quelconque pour une puissance effective et une puissance aveugle déter- minées, ou bien pour le réglage de la puissance effective et de la puissance aveugle pour des vecteurs de tension don- nés aux extrémités du conducteur par réglage de la résistance effective de service et de la résistance aveugle de service du conducteur de transmission.
Conformément à l'invention, il est prévu une machine asynchrone qui est commandée synchroniquement ou asynchro- niquement par une machine de marche, et dont l'enroulement à fréquence de réseau, et éventuellement intercalé dans le conducteur de transmission, sert à produire les résistances effectives et les résistances aveugles réglables. Le courant à fréquence de recul de la machine asynchrone est, en outre, soit proportionnel à la tension située à l'enroulement à fréquence de réseau de la machine asynchrone et il est ré- glable quant à la grandeur et à la phase, ou bien proportion- nel au courant de la machine asynchrone et, à nouveau, régla- ble en grandeur et en phase.
Dans les deux cas, le circuit à fréquence de recul de la machine asynchrone est excité ou alimenté par une machine à deux fréquences copensée ou également non compensée, soit directement ou indirectement.
Ce courant, c.à.d. le courant à fréquence de réseau de la machine excitatrice à deux fréquences, est réglable quant à la grandeur et à la direction et proportionnel, soit au courant à fréquence de réseau ou à la tension à fréquence de réseau de la machine asynchrone.
Ci-après, la machine asynchrone est désignée comme "machine à valeur conductrice"-pour autant que son courant à fréquence de recul est proportionnel à la tension située à l'enroulement à fréquence de réseau de la machine asyn- chrone-;pour autant cependant que le circuit à fréquence de recul de la machine asynchrone soitexcité par une machine
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a fréquence de recul qui, à son tour, est excitée par un cou- rant proportionnel au codant à fréquence de' réseau de la ma chine asynchrone, la machine asynchrone est désignée ci..après comme"machine de résistance".
Dans la fig.l du dessin, WM est la machine de résistance triphasée asynchrone qui est excitée par une machine à fréquence de recul compensée EM avec excitation à fréquence de réseau.
La machine de résistance et la machine d'excitation sont, en outre, accouplées mécaniquement l'une à l'autre, de façon que leurs fréquences de recul correspondent. Au lieu d'une machine à fréquence de recul comptée, on peut également utiliser une machine non compensée, c.à.d. un transformateur de la fréquence.
Les deux machines seront le plus simplement synchrones, soit donc à entraîner, de façon que leur fréquence de recul de- vient nulle. Selon la fig.l, ceci est réalisé par la "machine de marche" synchrone. Fondamentalement, une marche asynchrone est également possible ; elle requiert cependant des dispositions d'excitation particulières, dont il sera question ci-âpres.
Pour la disposition de machines décrite, il est nécessaire d'avoir un montage particulier pour la production du courant d'excitation J3 de la machine excitatrice EM et qui permet de rendre le vecteur J3 du courant d'excitation proportionnel au vecteur J1 du courant à fréquence de réseau (du courant de stator du dessin) de la machine de résistance WM. En outre, le facteur de proportionalité doit être un nombre quelconque complexe et réglable. Pour atteindre ce but, il est prévu dans un montage suivant la fig.l, par exemple, deux régulateurs doubles DRÓ et DRss, Leurs enroulements primaires doivent être montés mutuellement en série et alimentés par le courant à fréquence de réseau J1 de la machine de résistance WM.
Au lieu du courant à fréquence de réseau J1, on pourrait également utiliser à cet effet un courant proportionnel au courant J1
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et obtenu par transformation. Les enroulements secondaires de tous les régulateurs tournants doivent être montés en paral- lèle mutuellement. le courant J3 ainsi obtenu est employé pour l'alimentation de l'enroulement à fréquence de réseau de la machine excitatrice EM. Les deux régulateurs tournants de chaque régulateur tournant double doivent être accouplés mu- tuellement et mécaniquement de manière connue, de façon que, pendant la rotation de leur arbre sous un angle déterminé, le rotor de l'un des régulateurs tournants se déplace dans le sens du champ tournant et que le rotor de l'eutrerégula- teur tournant se déplace à l'encontre du champ tournant.
Si l'on désigne par Ó et ss les angles de rotation des deux régulateurs tournants doubles, on peut vérifier qu'entre le courant d'excitation J3 de la machine excitatrice EM et le courant à fréquence de réseau J1 de la machine de résistance WM existe l'équation vectorielle
J3 = c . ej Ó (m. cosss-j cosÓ) ej @. J1 Il est en outre admis que quand 0( ss = o, les enroulements de rotor et de stator des deux régulateurs tournants du ré- gulateur tournant double DRÓ comprennent inclusivement l'angle wet que les enroulements de rotor et de stator des deux régulateurs tournants du régulateur tournant double DRss com- prennent l'angle + Ç .
La constante c.ejÓ présente dans l'équation (1) est une fonction des constantes des régulateurs tournant et de l'enroulement à fréquence de réseau de la ma- chine excitatrice EU* Le facteur m est le rapport des puis- sances apparentes des deux régulateurs tournants doubles lors d'une variation de tension égale.
Le courant d'excitation J3 produit en synchronisme dans le circuit à fréquence de recul de la machine de résistance WM un courant J2 qui est proportionnel au courant d'excitation
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J3 et peut, par conséquent) être exprimé par une équation vectorielle de la forme
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52 = c. cl ( m. cos,,9 - cos o') (2), quand, en outre, l'angle {V. est chois,i 'convenablement et que par c1 on désigne un nombre qui dépend des constantes de la machine excitatrice et de la résistance comique du circuit d'ensemble à fréquence de recul.
Si, finalement, on élimine de l'équation vectorielle connue du circuit à fréquence de réseau de la machine de résistance, le courant à fréquence de recul J2 à l'aide de Inéquation (2), l'on obtient
EMI5.2
l == jl [rl ... ka cos 0( + j (1\ ... mk 0 eos,g ) = 0 (3), dans laquelle est la tension aux bornes, r1 la résistance ohmique et k1 la résistance aveugle de l'enroulement à fré- quence de réseau de la machine de résistance, k0 une résistance dépendante des constantes de machines et des régulateurs tournants.
Il résulte de ceci que l'enroulement à fréquence de réseau de la machine de résistance fonctionne comme s'il possédait la résistance complexe
EMI5.3
Gz=r.t-j=r".kQOOSc-t. j ( kl mk 0 eos,,g (4) Les équations (3) et (4) énoncent d'abord que quand
EMI5.4
coso= 000,3- 0, les résistances rz ou k passent dans les résistances r1 ou k1 de l'enroulement à fréquence de réseau et, en second lieu, que, par variation des angles ci\ et ss, on peut régler les valeurs positives et négatives voulues des résistances rz ou kz .
En outre, il convient d'attirer l'attention sur la donnée effective suivante de la machine de marche. De l'équa- tion (3) résulte, par formation du produit graduaire des vecteurs U1.J1, Inéquation
EMI5.5
tTl. '1 + {rl ... Ko.cose().11 = 0 (5')' Pour des valeurs négatives de la différence rl k o.coso( , soit donc Pour k 0 &COso(>rl, la machine de résistance débite
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de la puissance effective, cependant que la machine de marche fonctionne comme moteur et cède à la machine de résistance la puissance mécanique k0.
cos Ó J1 . Pour des valeurs po- sitives de l'indifférence r1 - k0 cos Ó, la machine de ré- sistance prend de la puissance effective et dans le cas où - ko elle transforme la partie de puissance kc cos Jl en puissance mécanique, que la machine de mar- che doitreprendre et transformer en puissance électrique.
La machine de marche doit donc être à même de pouvoir tourner tout aussi bien comme moteur que comme générateur sans va- riation de la fréquence de recul. La machine de marche synchrone remplit cette exigence sans plus, Avec une machine de marche asynchrone , il est également possible de maintenir la constante de précision dans la fréquence de recul, quoique mcins facilement.
Dans la fig.2, on a représenté, à titre d'exemple, un second montage des régulateurs tournants. Le régulateur tour- nant double DRÓeffectue la variation absolue de la résistan- ce apparente, cependant que le régulateur tournant simpleRss détermine les deux composantes de la résistance apparente.
Ici notamment prévalentles relations
EMI6.1
G2 = r j k 1 - ko 0 0 a :z à e il,3 < f (6) ou GZ = ri "'koCof!.eoJ + j (kl'''' ko ros'3(si 4 )
Il est naturellement aussi possible, sans modifier quelque chose fondamentalement, d'utiliser la machine à fré- quence de recul composée EM avec excitation à fréquence de réseau pour l'excitation d'une machine à fréquence de recul comptée avec excitation à fréquence de recul et d'utiliser ensuite son courant d'induit pour l'excitation de la machine de résistance WM. Cette disposition est avantageuse pour les grandes' puissances.
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Les possibilités d'application du dispositif de montage et de machines décrit pour la production de résistances effec- tive et aveugle constamment réglables, soit de la "machine de résistance", sont très nombreuses. Ainsi, par exemple, la machine de résistance peut être utilisée partout où, jusqu'à présent, on a employé des condensateurs ou des bobines de réaction. Dans les deux cas, la machine de résistance a l'a- vantage de produire une résistance aveugle constamment réglable et de permettre ainsi une charge purement capacitive ou inductive. pareillement, pour des essais de charge sur conduc- teurs, transformateurs, machines synchrones, etc, la machine de résistance est appropriée tout à fait avantageusement, étant donné qu'elle permet le réglage indépendant de la résistance apparente et du déplacement de phase.
Finalement, avec la machine de résistance, il est possible de faire varier les résistances effective et aveugle naturelles de tous circuits quelconques. Ceci comprend particulièrement 1''emploi de la machine de résistance dans les conducteurs de transmission, afin de pouvoir varier leurs résistances de service, effective et aveugle, pour le réglage de tension et/ou de puissance.
+)
Il est notamment connu par différentes publications, que dans les conducteurs de transmission de conformation quel- conque, ainsi que par exemple dans le "conducteur" illustré dans la fig.3 du dessin et constitués d'un conducteur de haute tension et de deux transformateurs à ses extrémités, deux résistances, notamment la résistance effective de service r et la résistance aveugle de service k, jouent le rôle prin- cipal, pour autant que dépendent en première ligne de leur grandeur, la puissance transmissible et le réglage et le main- tien de tension.
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Au sujet de la "résistance de service" d'un "conducteur ou canalisation", il convient d'énoncer ce qui suit : Tout conducteur de transmission quelconque se laisse remplacer par le montage T so-disant de la fig.4, c.à.d. les résistances complexes G10 = r10 + jk10 et G20= r20 + jk20 et la valeur complexe T=#- jxsont toujours déterminées de façon que le montage de substitution en T possède les mêmes propriétés que le conducteur effectif. De ceci résulte que les équations
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j ¯ fi uU - . G10T' ' (7) Ú20 = tz + '; ( r + jk) sont valides, quand dans celles-ci U1; U2, J1 et J2 sont les vecteurs de tension ou de courant aux extrémités du conducteur et U20 le vecteur de tension dans la marche à vide, soit quand J =0.
Pour des vecteurs de tension donnés U1, U20 et U2, le vecteur de courant J2 et, avec lui, la puissance transmissible deviennent d'autant plus grande que la résistance effective r et la résistance aveugle k sont plus petites. Quand ainsi par exemple la résistance effective r et la résistance aveugle k sont ramenées à la moitié de leur valeur naturelle, la puis- sance transmissible monte au double. De la même manière, pour un courant donné J2, la grandeur absolue du vecteur de tension U20-U2, soit donc le produit J2 r2 + k2 = J2g, devient d'autant plus petite que la résistance apparente de service g est petite. Par réduction de la résistance apparente de ser- vice g, la grandeur absolue du vecteur de la variation de tension U20- Ug se laisse donc réduire et, ainsi, -on peut obtenir une autre tension soit réaliser un réglage de ten- sion.
A côté de la résistance apparente de service g, le rap- port entre la résistance effective r et la résistance aveugle
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k, soit le quotient r/k= cotg 4, joue également un rôle très important, étant donné que pour des vecteurs de tension don- nés U20 et U2, la résistance'aveugle nécessaire pour le '-* maintien de la tension devient .''d'autant plus petite que les composantes effectives de la résistance de service sont petites. Ceci est montré sans aucun calcul par les figs.5 et 6, dans lesquelles on a pris les mêmes vecteurs de tension U20 et U2. Dans les deux cas, la même résistance aveugle k fut mise en avant,et uniquement le rapport r/k= cotg # fut changé, lequel fut pris égal à 0,5 et dans celui de la fig. 6 égal à zéro.
Selon la fig.6, la puissance effective est plus grande et la puissance aveugle nécessaire pour le maintien de tension est moindre que selon la fig.5; ces rapports se laissent encore améliorer davantage quand on rend la ré- aistance effective r négative et, par conséquent, l'angle # plus grand que 90 . Cette possibilité du réglage de la ré- sistance effective est directement de grande signification, étant donné que la résistance effective rend plus difficile le maintien et le réglage de la tension que la résistance aveugle, pour autant qu'il s'agit de la transmission de puis- sance effective. Par une variation simultanée des résistances de service r et k, on peut varier à volonté soi-disant la puissance transmissible pour des vecteurs de tension U1 et U2 restant égaux.
Cette possibilité peut se montrer comme d'une très grau- de valeur dans beaucoup de cas. Ainsi, par exemple, dans le service de réseaux nanbreux quelconques, reliés mutuellement par des conducteurs, on peut varier, pratiquement, à volonté, la puissance d'échange à travers un conducteur quelconque, sans influencer ainsi en quoi que ce soit les autres puissan ces d'échange quelconques, cependant que l'ensemble des veteurs dans leur ensemble de tension reste inchangé.
Ainsi, par exemple, dans le cas de la fig.7, il est possible de
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régler à volonté la puissance passant à travers le conclue- teur entre les réseaux avec les vecteurs de tension U1 et U2 par variation des résistances r et k, sans influencer les autres puissances, de façon que les vecteurs de tension
U1, U2, U3 et U4 peuvent rester inchangés dans leur ensemble. vement
En outre, un accroissement excessif fort de la puis- sance transmise à travers un"conducteur" peut même être avan- tageux quand on peut prendre en charge l'amoindrissement du degré de service qui s'y trouve relié pour une raison quel- conque (par exemple en raison de la courte durée de la surcharge ou parsuite d'une situation de nécessite). En d'autres mots:
on peut augmenter considérablement la sécurité de service d'une liaison de réseaux par la"machine de ré- sistance'décrite ci-devant.
Au sujet de l'activité de pareille "machine de résistan- ce" dans les conducteurs de transmission, il convient d'énon- cer ce qui suit: Si lion désigne comme jusqu'à présent la résistance supplémentaire complexe produite par la ma- chine de résistance par Gz = rz + j k z, on obtient les mon- tages de substitution des figs.8 et 9, selon que la machine de résistance est raccordée à l'extrémité du conducteur 1 ou
2. Si .dans le premier cas, on met G1 = G10+ Gzet G2 =
G20 et dans le second cas G1= G10 et G2= G20 + Gz, les équa- tions suivantes valent pour la résistance de service complexe
G = r + j k et pour le vecteur de la tension de marche à ,
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vide ùzo GZ 1 G1 + Gi r (8) Ul et U29= U 1 (9) et 1.
' 1 1 r Par ceci, l'on peut/voir qu'il est possible,par intercalage de résistances supplémentaires convenablement sélectionnées, d'introduire toute variation désirée dans la résistance ef- fective r et dans la résistance aveugle k. Il est évident
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que lfintercalage de machines de résistance est également pos- sible aux deux extrémités du conducteur. Cette mesure peut être considérée comme particulièrement utile, notamment pour des transmissions de puissance ayant des valeurs absolues relativement grandes' devecteurs de tension U20- U2, De même, l'application de machines de résistance peut être avan- tageuse en tout autre endroit quelconque du "conducteur".
On intercalera alors la machine de résistance indirec- tement dans le "conducteur", c.à.d. à l'intervention d'un transformateur séparateur, afin de la protéger contre la haute tension ou contre des courants de court circuitage par à-coup qui pourraient parfois se produire.
On peut, en outre, considérer comme particulièrement im- portant que, par la résistance d'addition Gz, se laisse éga- lement régler le -vecteur U20 de la tension de marche à vide, ce qui résulte de l'équation (9), quand la valeur de conduc- tion # et, avec elle, également la partie réelle du nombre complexe G1# ne sont pas trop petites. On peut alors notam- ment monter en parallèle sans à-coup, deux réseaux ou usines synchrones ou approximativement synchrones avec les tensions ,il et U2, par le conducteur entrant en considération, sans varier les tensions de réseau mêmes, par le faitque l'on rend d'abord la tension de marche à vide U20 à l'extrémité du conducteur égale à la tens ion de réseau U2 par variation de la résistance complexe G1.
Far variation de la résistance additionnelle complexe Gz et par suite de la résistance de ser vice, il est d'ailleurs possible de- faire varier progressi- vement la puissance effective et la puissance aveugle dans des réseaux montés en parallèle à travers plusieurs conducteurs, et l'on peut même faire disparaître ces puissances de façon que le.passage d'un état de service dans un autre peut s'effectuer
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constamment. de résistance
Dans les machines/monophasées, la transformation du courant monophasé à fréquence de réseau de la machine de résistance accourant multiphasé, est nécessaire pour obtenir de la fréquence de réseau le courant multiphasé nécessaire pour ltexcitation de la machine excitatrice à fréquence de recul.
Ceci peut se produire suivant l'une des nombreuses méthodes connues.
Il résulte de l'équation (4) que dans la machine de résistance décrite, il n'est possible d'avoir un réglage à peu près également favorable des résistances effective et aveugle que quand le facteur m est très grand (le rapport de puissance apparente des deux régulateurs tournants doubles lors d'une même variation de tension); en effet, la résistance aveugle ki est dans la machine de résistance en considération 200 à 400 fois plus grande que la résistance ohmique rl, quand il n'est pasprocédé à un agrandissement artificiel de l'espace air. four obtenir des rapports de régulation favorables, il convient de prendre soin que la résistance aveugle positive kl est compensée plus ou moins par une résistance avaugle négative. Dans ce but, on peut utiliser soit des condensateurs ou une deuxième machine de résistance.
Si,dans le cas de l'application de condensateurs dans le circuit à fréquence de réseau, la machine de ré- sistance kc constitue leur résistance aveugle, on obtient, à la place de l'équation (4), la relation
Gz = r1- ko cos Ó + j (ki -kc- ko cos ) (10) Si l'on utilise à la place de condensateurs une deuxième machine de résistande, on obtient par exemple le montage illustré dans la fig. 10.
Dans celui-ci, ./ désigne le trans- formateur pour l'intercalage indirect des machines de résistance WM1 et WM2 dans le conducteur haute tension L, GM la machine de marche synchrone, EM1 et EM2 lesmachines
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excitatrices pour les machines de résistance WM1 et WM2, DR Ó et DR ss deux régulateurs tournants doubles pour le réglage du courant d'excitation de.la machine excitatrice
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EË et DR r , soit t DR un régulateur tournant double ou un régulateur tournant simple pour le réglage du courant d'ex- citation de la machine excitatrice EM2.
Par la machine de résistance WM1, on produit, Oomme déjà décrit, la résistance complexe
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Gzl ri - kol cosC< + j (kl - kol cos (11), cependant que la machine de ré'sistance lima réprésente une résistance complexe
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GZ2 = 3" k02 coe D cos J + (k2""ko oos Y sin ) (l2)< La résistance d'ensemble supplémentaire Gz est, par consé- quent, donnée par l'équation
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z = Gzl+'Gi2 = rl+r2-ko2 COSY cos -kol POS -e- j (kl..k2"'k02 cos () Bin ô - kol cos ) On peut ainsi,par exemple,donner à la machine de résistance WM la mission de rendre la résistance aveugle kl+k2-koCosr sin # égale à zéro, de façon que la résistance aveugle ré-
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sultante devient -ki 00.9 y- Simultanément, on peut aussi) en cas de besoin,
rendre la résistance effective r1+r2-ko2 oos cos égale à zéro, de façon que la résistance effec-
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tive résultante devient simplement -k,01 cos et, par conséquent, proportionnelle au cosinus de l'angleO4 . De la même manière, on peut donner aux composantes de résistance rl+r2...ko2 cos t Cos Ù' et klk-ko2 cos sin toute valeur quelconque, de sorte que le réglage de la résistance com- plexe Gz et, par conséquent, aussi celui de la résistance de service du "conducteur" devient favorable, de manière suppo- sée, par réglage des angles Ó et/, La deuxième machine de résistance a ainsiun rendement plus grand que le conden- sa teur.
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Une question très importante --et celle du réglage de puissance automatique dans un "conducteur" ,qui relie deux réseaux l'un à l'autre en communauté avec leurs conducteurs, Dans pareil cas, les vecteurs de tension aux extrémités du conducteur sont une fonction compliquée de la production de puissance par les usines de force) de la charge des réseaux et de la conformation des réseaux,inclusivement celle des conducteurs de communication . En outre, se présente très souvent le désir de transmettre 'par-dessus un conducteur de communication déterminé, une puissance effective déterminée et une puissance aveugle déterminée et de maintenir cette puissance indépendante des variations momentanées qui subissent les vecteurs de tension aux extrémités du conducteur.
Pareil problème peut, par exemple, être solutionné à laide des deux machines de résistance conformément à le fig.10. A Cet effet, on rend le "conducteur" totalement ou, au moins, approxima- tivement sans résistance à l'aide de la machine de résistance WM1 et l'on produit, au moyen de la machine de résistance WM2 et du régulateur tournant double DR #, une telle résistan- ce apparente G22, que le "conducteur" conduit le courant voulu et transmet ainsi la puissance apparente désirée.
En même temps, il est possible de régler à volonté la composante effective et celle aveugle de la résistance apparente G22 par le régulateur tournant simple R#. Dans ce but, il suffit de régler le régulateur tournant double DR # par un servomoteur contrôlé par un relais de courant ou un relais de puissance apparente jusqu'à ce que le courant voulu passe, En même temps, on peut régler le régulateur tournant Il f par un deuxième servomoteur contrôlé par un relais de service ou un relais de puissance aveugle, jusqu'à ce que s'établissent les puis.. sances effective et aveugle désirées.
Dans certaines circon- stances, on peut se contenter également d'une solution moins
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complète de ce problème et disposer, à côté de la machine de résistance réglée automatiquement, un condensateur à la place de la deuxième machine de résistance.
Quand une machine synchrone se trouve en service d'al-
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tthc. ternanoe avec un réseall/t ournant comme générateur ou comme moteur, le "conducteur" ne doit pas'nécessairement prendre fin aux bornes de la machine synchrone; on peut également compter dans le "conducteur" l'enroulement d'induit de la machine synchrone avec ses résistances effective et aveugle. Dans ce cas, la tension à une extrémité du conducteur est la FEM intrinsequide la machine synchrone. Si la machine synchrone est montée en parallèle avec d'autres machines synchrones, la tension passe à l'autre extrémité du "conducteur" dans la tension des lames collectrices.
A l'aide d'une machine de résistance dans le circuit d'induit de la machine synchrone, on peut régler oit une augmentation de la puissance de la machine synchrone ou la distribution de charge entre des machines synchrones montées en parallèle l'une avec l'autre, accouplées mécaniquement l'une à l'autre ou commandées par d'autres machines synchrones également montées en parallèle l'une avec l'autre. Ceci compte également pour le cas où il est prévu des machines asynchrones au lieu de machines synchrones.
Comme déjà. décrit, la machine pour produire les résistan- ces effective et aveugle voulues (machine de résistance), peut être une machine asynchrone qui est commandée de façon synchrone ou même asynchrone. Dans le cas d'une commande asynchrone, la fréquence de recul sera constante et, de préférence, petite. Il sera décrit ci-après un dispositif, à l'aide duquel on peut réaliser ceci de façon particulière-' ment favorable. La commande asynchrone présente, en outre, plusieurs avantages.
D'abord, on peut, dans le cas d'une commande asynchrone pour le réglage des résistances effective
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et aveugle, utiliser en même temps la fréquence de recul et ensuite la commande asynchrone évite tout réchauffement inégal des phases de l'enroulement d'excitation de la machine de résistance et, par conséquent, tout agrandissement ar- tificiel de la machine de résistance même. Dans le cas de commande synchrone, il peut notamment se présenter que dans une phase se développent au complet 4/6 et dans les deux autres phases 1/6 seulement de la chaleur conditionnée par le courant excitateur.
Quelques-uns desdispositifs venant en considération ont été illustrés dans les figs.ll à 13.
Dans le montage de la fig.ll, la machine de marche GM, c.à.d. la machine de commande pour la machine de résistan- ce est alimentée par le réseau et excitée par la machine excitatrice à fréquence simple compensée EM2. La machine excitatrice EM2 est, de son côté, alimentée par le courant à fréquence de recul de la machine excitatrice à deux fré- quences non compensée, c.à.d. du transformateur de fréquence PU qui se trouve de son côté primaine à une tension de la fréquence de réseau. Un petit moteur asynchrone AM, qui est également alimenté par une tension de la fréquence de réseau, assure l'entraînement.
Par cette disposition, la fréquence de recul devient constante et complètement indépendante de la charge de la machine de marche, étant donné que le besoin de puissance du transformateur de fréquence et, par conséquent, la puissance du moteur asynchrone AM et sa fréquence de recul, sont totalement indépendants de la charge de la machine de marche.
Si l'on prend pour la commande du transformateur de fré- quence de la fig.ll un moteur réglable, on peut régler la fréquence de recul et les résistances effectives et aveugles qui en dépendent. Ce genre de réglage ne vient cependant pas seul, mais seulement en combinaison avec le réglage du courant
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excitateur de la machine de résistance, car avec la fréquence se modifient simultanément, de façon contrainte, les résistan- ces effective et aveugle.
Le réglage décrit par le nombre, de tours du transfor- mateur de fréquence présente le désavantage de ne pas permet- tre un réglage suffisamment précis de la fréquence de recul, pour autant au moins que le réglage du nombre de tours s'ef- .fectue de la manière usuelle. Dans la fig. 12, on a représenté un dispositif qui permet un réglage précis à volonté de la fréquence de recul. Le transformateur de fréquence est -ici commandé par le moteur synchrone SM qui est alimenté par une fréquence qui se distingue de la fréquence de réseau direc- tement de la fréquence de recul que l'on veut régler* Pour obtenir cette fréquence pour le moteur synchrone, il est monté dans le conducteur entre le transformateur à gradins ST et le moteur synchrone SM un transformateur tournant DT.
L'enrou- lement primaire du transformateur tournant DT est alimenté par une tension de la fréquence de réseau, cependant' que son enroulement secondaire débite la tension pour le moteur syn- chrone SM. A l'arrêt, l'enroulement secondaire du transformateur tournant a la fréquence de réseau. Si, cependant, le transfor- mateur tournant DT est entraîné avec un nombre de tours n, son enroulement secondaire prend une fréquence qui, selon la direction de rotation, est donné par l'équation
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=: 10 t p n , si par p on désigne le nombre de pains de ôles du transfor- mateur tournant et par f o la fréquence de réseau.
Le courant excitateur, résultant de la machine excitatrice à fréquence simple EM2,et,en même temps,aussi celui de la machine de marche GM prennent la fréquence (fréquence de recul)
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M t p Il /0 60
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La fréquence de recul est ainsi proportionnelle au nombre de tours du transformateur tournant et, par conséquent, aussi au nombre de tours de son petit moteur. La fréquence de recul peut donc aussi être réglée avec une précision relativement aussi directe que le nombre de tours du moteur du transfor- mateur tournant. On disposera ainsi, entre le transformateur tournant DT et un moteur, une transmission par engrenages à grand rapport de transmission, afin que le moteur puisse tourner avec un nombre de tours approximativement normal, en présence de la fréquence de recul la plus grande qui peut se présenter .
Dans la fig. 12, on a admis que la trans- mission par engrenage est constituée d'une vis sans fin et d'une roue hélicoïdale. Le moteur pour la vis sans fin S, qui n'a pas été illustré davantage dans la fig.12;, est, ou mieux peut être, un moteur normal pour courant continu ou courant alternatif. Il doit être réglable si la fréquence de recul doit pouvoir être réglée.
La précision de la méthode souffre à peine du fait qu'on utilise un moteur asynchrone pour la commande du transforma- teur de fréquence à la place du moteur synchrone SM de la fig. 12.
Dans la fig.13, on a représenté le cas, dans lequel se trouve appliquée, à la place du transformateur de fréquence, une machine excitatrice à deux fréquences compensée EU,* Pour sa commande, il est également prévu un moteur synchrone SM.
Ici, il est également prévu pour la production de la fréquence f nécessaire, qui se distingue de la fréquence de réseau fc de la fréquence de recul à produire, un transformateur tournant DT qui, cependant, n'est pas intercalé dans le circuit du moteur synchrone SM, comme illustré dans la fit. 12, mais dans le cir- cuit excitateur de la machine excitatrice à deux fréquences compensée EM1. De cette façon, la puissance du transformateur tournant devient moindre, sans modifier quoi que ce soit au mode de fonctionnement-, du dispositif. Le transformateur tournant
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est commandé, tout comme dans la ftbla, par un petit moteur qui n'a pas 4t± illustra davantage, à l'3nter-7antiom d'me transmission intermédiaire à'fjkìù8l), qui peut, par exem- ple# être constltude -de le, 3.s,a.s fin S et deune roue bd- licoidale.
A la lace àu trm8f4rmsbenr touru-sat DT, on peut ap- pliquax dans tous les cas galement un transfarrunt0r de fréquence.
Dans oe qui précède., il a été ci4crit,,à titre n'exompla, trois àis90eiti± dtexçitat.on pour la machine de marche GM à lf a3.do âesqtala la frdquonoe du o ocrant a6cc.itateur de La machlme de marGW9 peut être réglée petite, à volonté. Dans les dispositifs d'ascitatiom des f3gs.l et 13, La. fréquence de recul est, ea autre, réglable et ajustable aveo une pr oisioN. extraorclimairee Somma déjà décrit à 1' aida du de montra et de machines da la fjg el du dessin, il est puoss3ble de Tor- mettre à la machine de réeiatmee de procduire uno rs3st.ee complexe Gz que l'en peut exprimer.par 1' ±quation Gz - ro + jkz - ri + jkl -t ko ( a 0s + m oo ( 14 ) En outre, il est par exemple admis que la mwhine de résistance et, a-pas elle, la résistance acuplexe produite sont introduites dane le oanduotertur à travers mn transfor"eur isolateur.
Il a été,, en outre, montra q-ua la rëcistanoe complexe
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produite peut être exprime par les équations
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z = r. + jkz - ri + jkl ko a0,s t ee (15) et ez rz+ jkz - ri + kl ko a os'c oo;5vl + jsp/9 ) (l5a) quand le réglage du o mrant excitateur 03 de la aaoh1ine exm citatrice 3M s'effectue par le régulateur tournait double 3R< et le r4gnlat r tournait simple >d CIO la fdg.8 Les montages régulateu:riireprdseatés à t 3t ra d'exemple dans les f1g8+l et 2# ont la propridt4 de permet: tre à r-tl%e
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quelconque du courant excitateur J3, aussi bien selon la grandeur que suivant la phase.
Dans le montage de la fit. 1, ceciest obtem par réglage de la grandeur du courant ex-
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oitateur vers deux directions se trouvant perpendaculaires l'une à l'autre, cependant que daz le montage de la fg , 2, le régulateur tournant double DRtX règle la grmdeur et le régulateur tournant eirnpla R/ la phase à courant ex- oitateur, A côté de 08ci, il a/m3a.nt de .rl81l1ltionner qu'il n'est pas absolument u4ciasaîre d'amener le courant à fréquence de réseau J1 au régulateur tmrnmt double DR Ó, mais qu'il est également possible d'avoir la mont age de la
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fig,14 à la ¯place de celui de la fig .2,
d.ans lequel le courmt à fréquence de résaau de la machine de résistance est amené au régulateur tournant simple R ss, sans que pour cela. il soit change quelque chose au mode de fonctionnement du dispositif.
Le réglée du courant excitateur, selon la grandeur
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et la phase, est oapendart aussi possible à l' aide d'autres dispositifs régulateurs. Ainsi, :par exemple,, on peut déjà atteindre le Kieme but à 1 'aide de cieux régulateurs t ou=Ents singles, soit par les régulateurs tournmts de la fg,l5, quand il se trouve appliqué un d3spoaitif mc.iqus 0 al nu qui permet d'accoupler les régulateurs tournaate Rfl et R1,P de telle façon, que les deux régulateurs sont réglés daisle sens de leurs champs tournants (ou à l'encontre de leurs
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eharrrps tournants) ou l'un des régulateurs dms le sens de son champ tournant et l'autre à l'eneoitre de son champ tournant. Dans le premier cas,
on règle la phase et dais le second cas la grandeur du courant excitateur J3.
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Z'quation(4) valable pour le djB.po8ltif de r@iqpe de la fig .1, montre qu'un réglage égalenmt favorable ap- 1'ro:x:iz#.ti VS!11:IJ:lt de .la résidtaooe effective rZ et de la
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rësistanee aveugle kz n'est passible que quand la facteur m est très grand, par r8}?l'!It't 1 ih,,:,c$t' la r4sistanoe aveugle kl est de 2 00 à 400 fois plus grande dans les mm h:ines da
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résistance venant ici "en (Hn8idration que la r6 ixtame ohmique rl, quand il ntest pas pooc8cl à un agrandissensnt artificiel de la fente d' air. Les relations sont e.nc#e J}lus: désavantageuses dans le disBôBitif de régulateur de la fig,.I, tant donné q1lltioi il nmg11S, dana le membre réglable de itexpression pour la ré3intenoe aveugle k., la facteur mue tel que le montre l'équation (15a).
Pour obtenir dess rpccts de réglage plus favorables, il a clé JL 4té pr opo sé 7.'app3,.o.t.on dtuna dauèma machine de résistance ou dt1D. oonàansateur. Une antre m4bhoda omer obtenir aussi bien pour la réels tan ce aff3ative rez que pour la. rdi3istance aveugle kz les m'ame-s r4fpdrts de rgle fa- vorables, sera décrite oi"S1>rèe. Elle consista dan6 l f:a,p pl 1.. cation de régulateurs auxiliaires à 06té des régulateurs nQr1'I!I!D.&'UE: ave la mission de prex3uira une r4sistm a complexe pratiquement constante, qui produit, ensemble eveo la ré.. sistonoe complexe également oonstante rl et jkl de ItEn- roulamnt à fréquence de rd sa au de la machine de résistance.* le membre constant voulu idans l'équation pour la résut III CS
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complexe*
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On peut en premier lieu attein1ira le but en3.s> en doublant le dispositif des régulateurs.
Dans la f .16, on a par exemple,, à titre d'exBmp1s1 représenté le cas, dams lequel il est prévu, à cat des régulateurs t #rrlsnts doubles W C4 et nye, les deux régulateurs tournants doubles s a#:i.. liaires DR 1 et DR,,,9. La résistance complexe produite Prai ci
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alors la valeur
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Gz âw rZ+jkZ . rl+jk1..kol (oùs < + jcO}"k02(COS + jeos,.)(16) Si, par oontre, on double la dispositif de rég,taurs de la fig , 14 on obtient celui de la fig,l7e L'équation pour la
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résistance complexe s'écrit alors
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Gz..rz+jkz.rl+jkl..kOl c 080\ (gOP +jS )..k:02cOS ry (008) +jS' Dans les deux cas, il est poe sible de régler à wolon t6 le membre constant dans la dernière équation à l':ilnts:-'-enti# dos régulateurs auxiliaires :DR1) et DR,*99 Ainsi, par exemple." le membre oonstant :peuégale!!&nt ;
;6treament égal à zéro ci$, façon qua les équations 16 et 17 dévie osent Gz s rz + i kz - kol ((3 os "" + je oyJ ) (18) ou Gz m rz + jkz = -' ko, a 0,B "-(o Gad + j .1 siy) (19) :Par les anôles a e4 SEI laissant alors régler auas/3 bien lu rés1st .ae effective qva celle avetgle à l' 1nt érieur des limites de mémes grazdearo Le mbme but peut égalarùmt être atteint par l'applio atiom de deux régulateurs toum ts simples, quand ils soit soit réglables indépandanta l'un de l'antre ou capables dtètre accouplés da la façon qu'il a dt4 exposa ci..devant dans la description du montage de la ft- .15.
Ce cas est rxsortt8 dans la fig .1 , dans lequel il est clispoa4, à côté des régulateurs toum te prdn.cipaa.x :DR 0( et Iles deux régulateurs tournents simples R et R/,99 Ilour l a r4 s iôt m ae complexe valent .alors
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lea équations
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Gz m rz + jkz = rl+jkl¯kol (cos +jO}"'ko2(ejf + e;-9) (20) ou G,""rz+jkz"'rl+jkl..kQ1 (oos +joo sj9)..koafos +C osJ+J( SiQ.?7 + s i n,, )7 ' . +ooxJ+i<smp+ (Il) :Par m !.oix, convenable de n et) il est égalanent possjbla de donner la valeur voulue au membre qui devra être otnatant pandm t le fonotiomeI#n.t r, + jk1 .. kO:2 Coos + coJ + j (Sin1 + sine je Quand on mat en uo 4oûplemet mutual les régulatenrs toJ.1oo nants Rq et RJ de la 3',18, on obtient le .Glint:
8&e de la f.19 pour lequel ootnpto 3'éqcuation z = rz + Jkz m ri + jkl -ko, (OOso( + jQOY ) kopocos 913 JE (2&)
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si par test ad signé- un angle dépendm'lt da l' J" ouple nt raAiqua fias régulateurs du régulateur tournant double 1àl 4 . cool La résistance apparenta koala ainsi pendant le service une
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direction constante et une grandeur r@lable. ette diS>po",
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Sition 9Aut 4g81ement suffire complètement dans beaucoup eues+ de cas,
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'Le même effet compte aussi pour le montage da la fjk*po, dans lequel. se trouva appliqud, au lieu du régulateur tournmt double DRn de la ftel9e le régulateur t ournant simple R%1.
Ici compte l'équation Gz - rz+jkz-rl + jklkol (oos 0( + àao µ/5 ) , k.aJIZ bzz j dana le.q#lle la rà sist m ce OQinpIexe-'kQe' une grandeur constante et une direction réglable*
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En généra!., 11 y a lieu de mentionneu'à la place des régulateurs tOU1'n: ts auxiliaires des fs.10 19 et 80 l'application de transformateurs de courant peut gal'BI1alt suffire dau des cas ;p.a.rtio"Ul1Sre.ment situ4s, st-U est pas... sible d'obtenir directenant par l'un des montages Quelconques connus l'aile do phase -voulu ou n6c es; aire . Il peut En être de même ]pour les régulateurs tournants principaux dams des eau particuliers, notamment quand la résistai ce complexe à établir devra rester invariable.
Dans les montages traitas à titra d'exemple dans
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égal ene nt les flse.18e 19 et 80 on peut utiliser/ave o le m3ma résultat à la place des régulateurs ttOUTJ1al ts doubles DR 0( et i7R, le dispositif da régulateurs de la f.2 ou de la f3g<l4 aveu un régulateur tournant double et m régulateur tournant sim-
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pla ou encore la disposition suivant la f 15 avec cieux régulateurs tournants simples ind4pendantst Dans. cet gs9:nple il oonv ient 4galemmt de mentionner le cas:
dans lequel le ,'" courant exoitatour de la machine excitatrice à deux fréquences ne doit être réglé,soit uniquement pour la phase ou uniquement
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pour la graoideurt Dans ce cas il convient alors d'installée
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comme régulateur tournant principal, soit uniquement un ré- gulateur tournant simple ou uniquement un régulateur tramait double.
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Dans tous les cas, il est dl 3cnort.ce pour l'invention qaiLa du fait d'm cliaeouitif régulateur auxiliaire, le nambre qui sera constant dsns l'a'Jt.preasion jour la r6 sistanoe complexe, rund une résistaies coniplexe4alie,que le réglage des doux oamposantes de la rdsutmoe complexe Gz s'effectua aussi fa v o rsh leirent que possible ou, d'une manière suffisante, dans le cas où, au mains, la résistai ce complexe à produire ne devra rester invariable*
Dans les montages décrits jusque présent, il a été uti-
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lisé des régulateurs tournants pour le r4glEge de la mashina en vue de produire les rdelateacea effective et aveugle (mua- chine de résistance).
ci-apràs, il sera déorità 1'.appui des fig es$1 à 34, des montages, dans lesquels il ne sera utilisa pour le but envisage aueun régulateur tournait ou, tout au moins, pas exclusivement des régulateuxe tairnaa-tst Dans la f.$1 du dasElh, on a represont4 m montage,dans lequel wu est la zach3na de résistance, GM la maab.,n9 de marche synchrone ou asynchrone servant à la commande de la machine de marche, T1 le transformateur isolateur entre la
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machins de rësistamoe WM et le conducteur à régler L, Ta Un transformateur de courant,, IR un . ..4l.ateux tournant double, E1L1 une machine excitatrice à. deux fréquences compensée, et EM2 une machine oxcitatrice à une fréquence l3om.;PEllsée.
A. l'aide du régulateur tournant double DR, on pont de nouveau régler
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la grandeur du courant excitateur de la .I:IlMh1ne excitatrice à deux fréquences ebiapensée F4, et, par suite, aussi le courant excitateur de la machine de résistai ce WM. Le réglage de La
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phase Peut, s'affect#r par la rotation du stator (ensemble avec les balais) de la machina excitatrice à deux fr6 quanoes com.
I)Qn6d6 E1. A cet effet, le stator doit 4'Fidemment être rotàig
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La fig.22 montre un montage dans lequel le réglage de la phase du courant excitateur de la machine de résistance s'ef- fectue de nouveau par rotation du stator de la machine ex citatrice à deux fréquences compensée EM1, cependant que pour le réglage de la grandeur, il est prévu des résistances oh- miques réglables dans le circuit à fréquence de recul de la machine excitatriceEM1.
Au lieu de la machine excitatrice à deux fréquences com- pensée des figs.21 et 22, on peut également en utiliser un transformateur de fréquence. La phase du courant excitateur de la machine de résistance est alors réglable par déplacement des balais.
Dans les figs, 23 et 24, on a représenté un transformateur de fréquence à deux trains de balais B1 et B2. Si les trois phases de l'enroulement excitateur de la fig.3 sont placées entre les balais des deux trains de balais, de la façon mon- trée dans la fig.24, il devient possible, en faisant tourner les deux trains de balais d'un même angle dans le même sens, de régler la phase et, en tournant du même angle dans le sens opposé, la grandeur du courant excitateur de la machine exci- tatriee EM2 et, par conséquent, aussi le courant excitateur de la machine de résistance.
Au lieu du régulateur tournant double de la fig.21, on peut également utiliser pour le réglage de la grandeur du courant excitateur, le transformateur de courant T2 de la même figure,quand celui-ci est constitué en transformateur à gradins.
Dans les exemples de réalisation de l'invention décrits jusqu'à présent, la machine asynchrone, désignée comme ma- chine de résistance, a été excitée par une machine à fréquence de recul compensée ou non compensée, qui, de son coté, est excitée par un courant proportionnel au courent à fréquence
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de réseau de la machine de résistance et réglable à volonté suivant la grandeur ou la phase.
Il sera maintenant décrit ci-après des exemples de réa- lisation de l'invention, dans lesquels le courant à fréquence de recul de la machine asynchrone commandée par une machine de marche synchrone ou asynchrone est proportionnel a la tension située dans la machine asynchrone et réglable en grandeur et en phase. Ce courant à fréquence de recul in- troduit alors dans le conducteur de transmission des valeurs effective et aveugle supplémentaires de grandeur réglable et de symbole réglable.
La machine asynchrone excitée de cette façon est désignée ci-après comme "machine de valeur con- ductrice". Elle sert au réglage du vecteur de tension à l'extrémité d'un conducteur de transmission de conformation quelconque pour une puissance effective et aveugle déterminée ou pour le réglage de la puissance effective et aveugle pour des vecteurs de tension donnée aux extrémités de con- ducteur par réglage de la résistance effective de service et de résistance aveugle de service du conducteur.
Par conducteur de transmission de conformation quel- conque ou "conducteur" tout court, il est entendu ici une canalisation de transmission qui est constituée, soit unique.- ment de conducteurs réels ou uniquement de transformateurs ou de conducteurs réels et de transformateurs. Dans le "conducteur", on peut également compter l'enroulement d'in- duit d'une machine synchrone ou d'une machine asynchrone avec sa résistance ohmique ou inductive, de sorte que la tension à une extrémité du conducteur est égale a la FEM inrin- sequide la machine. Davantage encore, le "conducteur" peut aussi être considére comme constitué uniquement par l'en- roulement énoncé.
Le réglage du "cponducteur" par des valeurs conductrices effective et aveugle ou par les résistances effective et aveugle appropriées a donc pour conséquence
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soit l'augmentation de la puissance.de la machine en question ou le réglage de la répartition de charge entre des machines synchrones montées en parallèle qui sont, soit accouplées mutuellement de façon mécanique ou qui sont Commandées par d'autres machines synchrones. également montées en parallèle l'une par rapport à l'autre.
Dans la fig. 25 du dessin, on a illustré la diapo- sition de montage et de machines selon l'invention dans un exemple de réalisation. La machine de valeur conductrice 3 est montée dans le conducteur à régler 1, à l'interven- tion d'un transformateur isolateur 2. Des bornes de la machine de valeur conductrice 3, la tension de machine est amenée à un transformateur à gradinà 15 qui débite la tension excitatrice effective pour la machine excitatrice à deux fréquences compensée 4. Le vecteur J3 du courant excitateur de la machine excitatrice 4 est réglé par les régulateurs tournants simples 5 et'6. Le courant à fréquence de recul de la machine excitatrice compensée 4 est amené au circuit à fréquence de recul de la machine de valeur conductrice 3.
La machine excitatrice 4 et la machine de valeur conductrice 3 doivent en outre être accouplées mécaniquement l'une à l'autre, de façon que leursfréquences de recul correspondent.
Directement à la machine de valeur conductrice 3 se trouve accouplée une machine asynchrone 7 (désignée diaprés comme "machine de marche"), doutée nombre de tours est pratiquement réglable à précision complète par une dis- position excitatrice particulière-et indépendante de la charge. A cet effet, la machine de marche 7 est excitée par une machine excitatrice à deux fréquences compensée? 8 commandée par un moteur synchrone 9. Le moteur synchrone 9 et l'enroulement excitateur de la machine excitatrice 8 sont alimentés par deux tensions de fréquence différente.
Ainsi,par exemple, le moteur synchrone 9 se trouve à une
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tension à fréquence de réseau provenant du transformateur 13, cependant que la machine excitatrice compensée 8 est ex- citée par une machine asynchrone 10 à marche lente de la manière représentée. Si la machine asynchrone 10 (transfor- mateur tournant 10) est alimentée par une tension à fréquen- ce de réseau et si elle est commandée simultanément,par exemple, à l'aide de la vis sans 'fin 11 et de la roue hé- licoîdale 12, avec un nombre de tours qui correspond à la fréquence derecul voulue, la machine excitatrice à deux fréquences compensée 8 sera alors excitée avec une fréquence qui est plus grande ou plus petite que la fréquence de réseau de la fréquence deecul à établir.
De cette façon, la machine de marche 7 est excitée par un courant à la fréquence de recul voulue. En outre, il existe entre le notabre de tours de la vis sans fin 11 et la fréquence de recul une proportionalité, de sorte que la fréquence de recul se laisse régler avec tout autant de précision que le nombre de tour s de la vis sans fin. Le petit moteur nécessaire pour la commande de la vis sans fin 11 n'a pas été illustré dans la fig.25. Par le dispositif d'excitation décrit à l'appui de la fig.25 pour la machine de marche, il est possible de régler à précision et à volonté la fréquen- ce à recul de la machine de marche 7 et,par suite,aussi celle de la machine de valeur conductrice 3 et de maintenir, en outre, la fréquence de recul établi complètement indépen- dante de la charge de la machine de marche 7.
La grandeur du courant excitateur de la machine de marche 7 peut, par exemple, être réglée par le transformateur à gradins 13.
Dans la fig. 26, onreprésenté titre d'exemple un'
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01 autre montage qui permet le réglage du courant excitateur de la machine de valeur conductrice 3 et dans lequel la grandeur du courant excitateur est réglée par le régulateur tournant double 5, cependant que se phase est réglée par
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le régulateur tournant 6.
Comme machine de marche 7, on a pris de nouveau une machine asynchrone. Elle est excitée par la machine ex- citatrice à deux fréquences non compensée 8 qui est ccmman- dée par le moteur synchrone 9. En outre, la machine excite- trice à deux fréquences non compensée 8 estalimentée à fréquence de réseau et le moteur synchrone 9 à la fréquence que la machine asynchrone 10 produit du côté secondaire, quand elle est, par exemple, commandée par une transmission constituée d'une vis sans fin et d'une roue hélicoïdale pour un nombre de tours correspondant à la fréquence de recul voulue.
Au sujet du comportement du dispositif de montage ,et de machines représenté à titre d'exemple dans la fig.25, il y a lieu d'énoncer comme suit: S'il est admis que U1 est le vecteur de la tension de bornes de la machine de valeur conductrice 3, U1 le vecteur d'une tension partielle décrochée au transfor- mateur à gradins 15 de la tension de machine de valeur conductrice, J3 le vecteur du courant excitateur de la machine excitatrice 4) Ó et ss deux angles,dont sont tournés les enroulements de rotor des deux régulateurs tournants doubles 5 et 6, chacune des positions de départ déterminées par les algles # et #+Ò/2,
Gr = gr ej #n une résistance complexe dépendante des constantes des régulateurs tournants et de l'enroulement excitateur de la machine excitatrice 4 et
On le rapport entre les puissances des deux régulateurs tournants doubles 5 et 6 pour une même variation de tension, il en résulte qu'entre le vecteur J3 du courant excitateur de la machine excitatrice 4 et la tension U1 de la machine de valeur conductrice 3 s'établit Inéquation de vecteurs
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J3 " = g a.
C 3" + cos,/g ) <24> Le courant excitateur J3 de la machine excitatrice 4 produit dans leur circuit à fréquence de recul la tension U40 donnée par l'équation de vecteur
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Ú40 " " f34 ô Î* (Z5) si par k34 cn désigne la résistance de l'induction mutuelle entre l'enroulement excitateur et celui d'induit, par s le recul et par un angle dépendant de l'accouplement entre la machine de valeur conductrice et la machine excitatrice.
.
En synchronisme, soit quand s = 0, U40 est l'unique tension présente dans le circuit à fréquence de recul, cependant qu'il ne se présence aucune tension dans le rotor de/machine/valeur conductrice. Le courant J, passant dans ce circuit, est ainsi en synchronisme donné par l'équation
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à2 = U40 (z6) r2 quand r, est la résistance ohmique du dit circuit à fréquence de recul.
Si dans cette êquation,on remplace U40 par la valeur de l'équation 25, après qu'on a écarte de celle-ci le courant J3 à l'aide de l'équation (P-4), on obtient
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ig = k34 xù (a eos T t j cosy3) e ( -.. ) (&7) r r2 ' Si l'on introduit finalement ce courant J2 dans l'équation de vecteur du circuit à fréquence de réseau de la machine de valeur conductrice 3, soit dans l'équation
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t, + "1 (rl + jkl ) + jk21'4 = 0 (28) , on obtient alors
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(r +jk )-j 21'4¯ xui (a cosd+ j cos '1)j(5+fe)= 0 gr .r ( %-> 9 ) Ici sont désignés par
U1 et J1 tension de bornes ou le courant,
par
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ri et kl la résistance ohniq-ue ou inductive du Icireuit à fréquence de réseau et par kzl la résistance de lfinduotion mutuelle entre le cir-
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cuit à fréquence de recul et le circuit, fréquence de réseau de la machine de valeur conductrice 3. Si l'on divise l'équa- tion (29)par la résistance complexe de l'enroulement d'induit de la machine de valeur conductrice, soit donc
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r1 + jky = g18ëj rl " (30) et si l'on choisit l'angle (. tel que +r ""t'r- Ifl lté... quation (29) se transforme en
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5- = - û1 [f1 + ² 0 .0"1 j (0 a cois 0( .
(31), si l'on prend en outre à titre raccourci
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X 3134 . y (ZZ) islelra o et rl.e. . 1 ¯ El 1 e' l 134t, 1 (3S) De ceci résulte que la machine de valeur conductrice produit la valeur conductrice complexe
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l,z Iz 'z'J 1 Oo oo/5 - 9(OLl . aro cosol j (34)
De la même manière, on peut démontrer que par le dispo- sitif représenté dans la fig. 26 comportant un régulateur tour- nant double et un régulateur tournant simple se laisse produire une valeur conductrice complexe qui est donnée par des- équations de la forme
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pz JdvZ =l 1 dl o o cosaC .e16' (35) ou ; =!z ... àxz = + fo coscoy1... j( coesin/)06), quand par Ó on désigne l'angle de déviation du régulateur tour nant double 5 et par ss celui du régulateur tournant simple 6.
Les valeurs conductrices effetive # z et les valeurs
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conductrices aveugles Supplémentaires x produites par les machinesde valeur conductricesont ainsiconstamment réglables entre des limites déterminées,ainsi que le montrem-les équations (34) et (36). Il en est de même pour lés résistances effec- tives supplémentaires rz et les résistances aveugles supplê- mentaires kz, qui sont effectivement reliéesaux valeurs conductrices par les équations
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(o ) +$y z z le *)ÇZ2 z (37) et k - ' 2 (3)
Ce n'est que quand aussi bien la valeur conductrice effective que la valeur conductrice aveugle et, par conséquent, aussi la valeur conductrice apparente sont nulles,
que le comporte- ment de la résistance effective et de la résistance aveugle devient instable ; leur valeur saute de + # à- #. par contre, tel qu'il est d'ailleurs pratiquement toujours le cas, la valeur conductrice a@@arente diffère de zéro, les résistan- ces effective et aveugle se laissent également régler en per- manence également à travers zéro. La limitation mentionnée n'influence d'aucune façon la possibilité d'application pra- tique du dispositif selon l'invention.
Les équations développées (34) et (36) pour les valeurs conductrices complexes montrent que la machine de valeur conductrice 3 débite deux valeurs conductrices complexes indépendantes l'une de l'autre mutuellement disposées en parallèle, dont l'une est constante et l'autre réglable. La valeur conductrice complexe constante est égale à la valeur conductrice complexe de l'enroulement à fréquence de réseau de la machine de valeur conductrice, tel qu'il résulte des équations(30)et(33).
La valeur conductrice complexe réglable est égale, quand le réglage s'effectue par deux régulateurs tournants doubles, à #0 cosss+j a #o case(, et quand le ré- glage s'effectue par un régulateur tournant double et un régulateur tournant simple égal à # o cosÓcosss+ j#o cos Ó si ,le , tel qu'il résulte des équations (34) et (36).
Si l'on monte deux machines devaleur conductrice en parallèle mutuellement et, par ccnséquent, deux valeurs conductrices constantes et deux valeurs conductrices complexes réglables, il est, par exemple, possible de régler la valeur conductrice complexe réglable de l'une des machines de valeur conductrice,
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de façon que les deux valeurs conductrices complexes con- stantes soient compensées. La valeur conductrice complexe résultante est alors égale à la valeur conductrice complexe réglable de l'autre machine de valeur conductrice. On ob- .. tient ainsi une étendue de réglage effectivement plus grande.
Pratiquement, on peut obtenir le même résultat par montage en parallèle d'un condensateur à la machine de va- leur conductrice, soit aux machines de valeur conductrice au lieu d'une autre machine de valeur conductrice qui com- pense la valeur conductrice aveugle constante résultante de la machine de valeur conductrice ou des machines de va- leur conductrice, de façon qu'à côté de la valeur conclue- trice complexe réglable de la machine ou des machines de valeur conductrice, il reste encore uniquement en excès les très petites valeurs conductrices effectives constantes de la machine ou des machines de valeur conductrice ou du condensateur.
Si avec deux machines de valeur conductrice montées en parallèle mutuellement, on monte en série une troisième machine de valeur conductrice et si l'on monte cette machine de telle façon qu'elle compense la résistance complexe du "conducteur" totalement ou à peu près, il ne reste alors en excédant comme résistance de service du "conducteur" que la résistance complexe qui est produite par les machines de valeur conductrice montées en parallèle. De cette façon, il est possible de régler à volonté la résistance de ser- vice complexe du "conducteur".
Par le dispositif de montage et de machines, tel que décrit, il est ainsi possible de maintenir constante, dans un "conducteur" qui joint ensemble avec d'autres conducteurs deux usines de force ou réseau%, la puissance transmise, et cela d'une manière autonome, soit indépendamment des Testeurs de tension aux extrémités du conducteur.
A cet effet, il
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y a lieu uniquement de choisir le dispositif excitateur de cette machine de valeur conductrice qui devra produire la résistance de service complexe du conducteur, tel que re- présenté dans la fig.26, et de laisser établir en même temps le réglage du régulateur tournant double 5 par un servomoteur contrôlé par un relais de courant et le régulateur tournant simple 6 par un deuxième servomoteur contrôlé par un relais de la puissance effective ou aveugle., Le régulateur tournant double 5 détermine alors le courant voulu et, par conséquent, le rendement apparent désiré, cependant que le régulateur tournant simple 6 détermine le rendement effectif ou aveugle voulu.
La machine de valeur conductrice présente le grand avantage de se trouver en équilibre stable, de sorte que, pendant le fonctionnement, des excès de courant qui se produisent ne peuvent causer aucune perturbation de service.
Cette circcnstance est également très importante pour le calcul de la machinée marche en tant que l'on n'a pas besoin d'augmenter artificiellement son moment basculant pour éviter des interruptions de service, La stabilité na- turelle de l'équilibre de la machine de valeur conductrice apporte avec elle que ctte machine est également en ordre de service capable de fonctionner également sans ou avec une machine de marche plus faible. Elle ne peut alors toutefois que produire des valeurs conductrices aveugles réglables. A côté se produisent des valeurs conductrices effectives po- sitives relativement petites et proportionnelles aux pertes.
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Les dispositifs;drexcitation décrits de la machine de marche asynchrone des deux figures permettent le réglage permanent de reculs,.tellement petits, que la machine de valeur conductrice a pratiquement les mêmes propriétés came en synchronisme, La machine de marche asynchrone présente vis à vis de celle synchrone avantage de causer les mêmes
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pertes dans toutes les phases de l'enroulement à fréquence de recul de la machine de valeur conductrice. Avec une machine de marche synchrone, les phases de,l'enroulement à fréquence de recul de la machiné de valeur conductrice conduisent des courants continus de grandeur différente qui restent inchan.-. gés aussi longtemps que la charge reste constante.
Il peut ainsi se présenter le cas que les pertes dans une phase sont deux fois si grandes que les pertes dans les deux autres phases ensembles. Oeci a pour conséquence un échauffement de différentes intensités des phases citées, de sorte que pour rendre ce phénomène sans effet, l'enroulement à fré- quence de recul de la machine de valeur conductriceet, par conséquent, la machine de valeur conductrice même, doit être dimensionné plus grand.
Le réglage des petites fréquences à recul nécessaires est non seulement possible par la machine asynchrone 10 des montages des figures 25 et 26, mais également d'autre façon.
Pareillement, par l'application d'un stator rotatif pour la machine excitatrice 8 de la fig. 25 ou des machines synchrones 9 des figs. 25 et 26, on peut obtenir le même 'effet. Avec la machine excitatrice à deux fréquences non compensée 8 de la fig.26, l'on doit tourner les balais. Ces dispositions ren- dent nécessaire l'application d'anneaux de frottement, afin de pouvoir amener le courant à l'enroulement de stator, soit aux balais de commutateur. On peut atteindre ce but de la maniera la plus simple,par application d'un moteur asynchrone pour la commande de la machine excitatrice à deux fréquences 8 des figures 25 et 26. Le moteur doit alors être dimensionné en excès, afin que se produise le très petit recul nécessaire.
La machine excitatrice à deux fréquences non compensée 8 de.. la fit. 26, est d'ailleurs beaucoup plus avantageuse que celle compensée, étant donné qu'elle requiert un moteur de commande
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beaucoup plus petit.
Four de grandes puissances, il est avantageux d'utiliser le courait à fréquence de recul de la machine excitatrice pour l'excitation d'une machine à deux fréquences/à une fréquence compensée et d'utiliser d'abord le courant d'utilité de cette machine pou'r l'exci- tation de la machine de valeur conductrice ou de la machine de marche.
Dans les fige.25 et 26, il a été, par exemple, admis que le réglage du courant excitateur de la machine de valeur conductrice s'effectue par des régulateurs tournants. Il est cependant possible d'utiliser aussi d'autres genres de réglage, soit sans ou en combinaison avec des régulateurs tournants. Ainsi, par exemple, on peut également réaliser la grandeur du courant excitateur à l'aide du transformateur à gradins 15 représenté dans la fig. 26. Il est également possible d'ajouter à la tension réglable xU1 du transfor- mateur 15 de la fig. 26, la tension réglable du régulateur tournant double 5 et réaliser ainsi une plus grande étendue de réglage.
La grandeur du courant excitateur est ensuite également réglable par la disposition de résistancesohmiques réglables dans le circuit à fréquence de recul de la machine excitatrice à deux fréquences compensée. Avec les machines excitatrices à deux fréquences non compensées, on peut éga- lement régler la grandeur du courant excitateur par appli- cation de deux trains de balais et rotation en sens opposé de ceux-ci.
La phase du courant excitateur de la machine de valeur conductrice se laisse régler par rotation du stator de la machine excitatrice à deux fréquences compensée, ou par déplacement des balais dans le cas où une machine excitatrice- deux .fréquences non compensée entre en consi- dération,
Le réglage des valeurs conductrices effective et aveugle de la machinede valeur conductrice se laisse également réali-
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ser par variation de fréquence de recul. La valeur conduc- trice effective varie à peu près proportionnellement avec la fréquence de recul.
Par contre,, la variation de la valeur conductrice aveugle est, dans la plupart des cas, négligeable.
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Ainsi, par exemple, dans les montages de-s :C igo 0, ab et 26, on. peut régler la valeur conductrice effective par variations du ncmbre de tours du moteur qui commande la vis sans fin 11 et la valeur conductrice aveugle par le régulateur tour- nant double 6 de la fig. 25 ou par le régulateur tournant double 5 de la fig.26. Le régulateur tournant double 5 de la fig.25 peut alors être abandonné.
Ce réglage de la valeur conductrice effective présente le grand avantage qu'il existe une proportionalité pour ainsi dire précise entre la valeur conductrice effective et le nombre de tours de la vis sans fin 11, de sorte que la valeur conductrice effective se laisse régler avec la même précision que le nombre de tours de la vis sans fin.
Conne décrit ci-devant, il est possible, à l'aide du dispositif de montage et de machines de la fig. 27, d'imposer à la machine de valeur conductrice la production d'une valeur conductrice complexe Úz, que l'on peut exprimer par l'équation
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/T=A " z 1 " 1 (co/9 - j a cos IX) (38) Il est ici admis, par exemple, que la machine de valeur conductrice et, par conséquent, la,valeur conductrice produite, sont introduites à travers un transformateur isolateur T dans le conducteur L.
Il a été montré en outre ci-devant que la valeur conductrice complexe produite peut être exprimée par les équations
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1 Z =A z ..:.j z = J 1 ... + )/. cosy e-yj' (39) et r'z = >z - JJ(z = /1" j;}tl +(0 cos 0 co Si.)(39a) quand le réglage du courant excitateur J3 de la machine exci-
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tatrice EM se produit par le/régulateur tournant double DR Ó et le régulateur tournant simple R ss de la fig. 28.
Dans ces équations signifient: et 41 la valeur conductrice effective ou la valeur conductrice aveu;le de l'enroulement à fréquence de réseau de la machine de valeur conductrice EM, # une valeur conductrice dépendante des constantes de la maohine de valeur conductrice et des régulateurs tournants et Ó et l'angle réglable à volonté par les régulateurs tour- nants.
Les montages régulateurs représentés à titre d'exemple dans les figs.7 et 28 ont la propriété de permettre un ré- glage à volonté du courant excitateur J3, aussi bien en grandeur que dans la phase. Dans le montage de la fig, 27, ceci est obtenu par réglage de la grandeur du courant ex- citateur suivant deux directions se trouvant perpendiculaires l'une à l'autre, tandis que dans le montage de la fig.28, le régulateur tournant double DR Ó règle la grandeur,et le régulateur tournant simple R ss la phase du courant excitateur.
Accessoirement, il convient ici de mentionner que la tension xU1 du transformateur à gradins ET ne doit pas être amenée nécessairement au régulateur tournant double DR Ó, mais que le montage de la fig. 29, à la place de celui de la fig. 28, est également possible sans modifier en rien le mode de fonctionnement.
Le réglage du courant excitateur en grandeur et en phase est cependant aussi possible par d'autres dispositifs régula- teurs. Ainsi, par exemple, on peut déjà atteindre le même but à l'aide de deu régulateurs tournants simples, soit à l'aide dès-régulateurs tournants R # et R de la figure 38, quanail est appliqué un dispositif mécanique connu qui permet d'accoupler les deux régulateurs, de façon que l'on puisse régler soit les deux régulateurs dans le sens de leurs champs
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tournants (ou à rencontre de leurs champs tournants) ou un régulateur dans le sens de son champ tournant et l'autre à l'encontre de son champ tournant.
Dans le premier cas, on . règle la phase, dans le second la grandeur du courant ex- citateur j3,
L'équation (38), qui équivaut au. dispositif de réglage de la fig.27, montre qu'un réglage à peu près également faet de la valeur conductrice aveugle xz vorable de la valeur conductrice effective # z/n'est possible que quand le facteur a dans l'équation énoncée est grand' par rapport à 1, car la valeur conductrice aveugle #1 est de 200 à 400 fois plus grande dans les machines de valeur conductrice venant ici en considération que la valeur con- ductrice # 1' quand il n'a pas été prévu un agrandissement artificiel de la fente d'air. Les relations se présentent encore d'une manière plus défavorable dans le dispositif de réglage selon la fit.
28, étant donné qu'ici, canme l'équation (39a) le montre, le facteur a manque dans le membre réglable pour l'expression de la valeur conductrice aveugle #z,
Pour obtenir des relations de réglage plus favorables, on a déjà proposé l'application d'une deuxième machine de valeur conductrice ou d'un condensateur.
Une autre méthode pour réaliser des conditions de réglage également favorables, aussi bien pour la valeur conductrice effective que pour la valeur conductrice aveugle, sera décrite ci-après. Elle consiste dans l'application de régulateurs auxiliaires à côté des régulateurs normaux avec mission de produire une valeur conductrice complexe effectivement constante qui, ensemble avec la valeur conductrice complexe # 1- j#1 également constante de l'enroulement à fréquence de réseau de la machine de valeur conductrice IM. produit le membre constant désirable dans l'équation pour la valeur conductrice complexe Úz.
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De prime abord, on peut atteindre le but envisagé en doublant le dispositif de réglage. Dans la fig.31, on a par exemple représenté le cas, dans lequel il est appliqué, à côté des régulateurs tournants doubles DR Ó et DR ss les deux
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régulateurs tournants doubles auxiliaires DRI7 et I)R,-,,9 .
L'ex- pression pour la' valeur conductrice complets Úz s'énonce alors
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7 =z "j xyz == f I-j X1+ '101 (CO$.;$....j cos O()+r02( cos f?c js,.9i (40) Si, par contre, l'on double le dispositif de réglage selon qu' la fig.28, ainsi illustre dans la fig.32, l'on obtient pour Úzl'équation
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z= /z-1 Xz== frjJtl + rOl ,C060( (coe;0'...j ein,l.7)+Y02coe 7( cos -j sin # (41) Dans les deux cas, il est possible de régler à volonté par
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les régulateurs I3R/? et :
DR,-,9 , le membre constant dans l'équa- tion pour la valeur conductrice complexe Úz.Quand on rend ce membre égal zéro, les équations (40) et (41) se transforment en
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Tz =.Pz ... j Jez =rol(coe)7'" j oos 0l ) (42) soit en Tz = / - j dtz =olaos 0( ( cos/, j sinp) (4S) Par les angles Ó et ss se laissent alors régler aussi bien la valeur conductrice effective que la valeur conductrice aveugle dans des limites de même grandeur.
Le même but peut également être atteint par la dispo- sition de deux régulateurs tournants simples s'ils sont,soit
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indépendants l'un d, l'autre' ou s'ils peuvent être accouplés de façon qu'il 8 éle expliqué ci-devant pour la description de la fig.30. Ce cas est représenté dans la fig.33, dans laquelle il est disposé, à côté des régulateurs tournants
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doubles principaux DRO(. et ( DR)J, deux régulateurs tournants simples Blet R9. Pour la valeur conductrice complexe Úz valent alors leséquations
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Tz =z 3 =/1 ... jJel + -ro1(coa,.l.1t-j COS <X) +2(e"'jr+e-,J ) ou rz z jJtz 1 "lt bl cos/,- j cos . 0 00 ..
(ei11/1 + s in , (4;48) Par un Choix approprié de # et #, il est ainsi possible de donner la valeur voulue au membre constant en service
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.fa. - j +ro2 /COS/7-'!- cos%.j (sint+ sin/7)/
Si l'on accouple mutuellement les régulateurs tournants de la fig.33, l'on obtient le montage de la fig.4, pour lequel s'établit l'équation
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Z .1Jtz =/1 -Jey l +ri<cosp0-j gos OC) +ro2cosll e-j t (45) si l'on désigne par un angle dépendant de l'accouplement mécanique des régulateurs du régulateur tournant double DR #.
La valeur conductrice apparente # o2 cos # donc en service une direction constante; sa grandeur est par contre réglable par l'angle #. Cette disposition peut également suffire complètement dans beaucoup de cas.
Il en est de même pour les montages de la fig. 35, dans laquelle, au lieu du régulateur tournant double DR # de la fig.34, on a disposé le régulateur tournant simple Et . Ici vaut Inéquation
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z =fz ... JOY 0 afl- je 1 .l (cos"'.1 COSY 4- IDZ-6 -jj, (46) dans laquelle la valeur conductrice comPlexe2 e-j1possède une grandewponstante et une direction réglable,
D'une manière générale, il convient de mentionner qu'à la place des régulateurs tournants auxiliaires des figs.
33, 34 et 35 et dans des cas de situation particulière, l'applica- tion de transformateurs de tension et de courant peut suffire, s'il est possible d'obtenir directement l'angle de phase
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voulu ou nécessaire par l'un ou l'autre des montages connuso Il en est de même pour les régulateurs tournants principaux dans des cas de situation particulière, notamment quand la valeur conductrice complexe à établir doit rester inchan- gée.
Dans les montages traités à titre d'exemple dans les figures 33, 34 et 35, on peut utiliser avec le même succès., au lieu des régulateurs tournants doubles DR Ó et DR ss, le dispositif de réglage de la fig. 28 ou de la fig.29 avec un régulateur tournant double et un régulateur tournant simple ou bien aussi la disposition de la fig.30 avec deux régulateurs tournants simples indépendants. Dans cet ensemble, il convient également de mentionner le cas, dans lequel le courant excitateur de la machine excitatrice à deux fréquen- ces doit être réglé, soit suivant la phase uniquement ou suivant la grandeur uniquement. Il y a lieu alors d'in- staller comme régulateurs tournants principaux, soit un seul régulateur tournant simple ou uniquement un régulateur tournant double.
Dans tous les cas, il est d'importance qu'à l'interven- tion d'un dispositif de réglage auxiliairele membre con- stant dans l'expression pour la valeur conductrice complexe Úz prend une telle valeur conductrice complexe que le ré- glage deux composantes de la valeur conductrice complexe Úz tombe le plus favorablement possible ou favorable à titre suffisant, pour le cas au moins où la valeur con- ductrice complexe à produire ne devra pas rester inchangée.
L'installation de, régulateurs tournants principaux pourrait alors être abandonnée,
Revendications.
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